准确地理解和建模空间无碰撞等离子体中带电粒子在不同空间环境下的输运过程是空间科学的基本课题之一。尽管带电粒子与等离子体波动共振相互作用所引起的粒子能量与投掷角散射过程是影响粒子输运最有效的途径之一,然而,其他物理过程依然可能在不同条件下引起带电粒子的有效输运。本论文聚焦于两类特殊而重要的物理过程:大振幅波动引起的带电粒子非线性共振以及无波动时的磁力线曲率散射过程。本论文第一部分为非线性波粒相互作用的研究。定量描述带电粒子与等离子体波动共振相互作用的经典理论是准线性扩散理论,其中波对粒子的影响被视为扩散过程,通过求解出扩散系数可以得到粒子相空间分布随时间的演化。然而,准线性理论由于其小振幅、宽频带非相干波的假定以及扩散系数是沿着粒子未扰动轨道来计算的,因此具有天然的局限性。准线性理论遇到的著名困难包括在投掷角90°附近的粒子扩散系数和与等离子体波振幅过大时对粒子扩散程度的估计。我们在均匀背景磁场中建立了相对论试验粒子模拟模型,研究相对论电子与平行传播哨声波的回旋共振相互作用。首先,我们验证了准线性理论能够准确描述一般情形下相对论电子的投掷角与能量散射过程。其次,我们展示了投掷角90°附近以及与大振幅波动共振这两类情形下,准线性理论预期与试验粒子模拟结果不一致的情况,并分析准线性扩散理论的局限。再者,在对前人理论工作的分析研究后,我们认为非线性共振加宽理论能够在上述两类情形下更好地描述相对论电子的扩散行为,并采用来自Karimabadi et al.相对简便的理论公式进行计算。最后,我们发现试验粒子模拟结果与非线性共振加宽理论的计算结果具有一致性。然而,非线性理论中的共振宽度需要进一步研究才能够更好地反映粒子的扩散过程。至此,我们的结果表明,将非线性共振加宽效应考虑进辐射带建模中有助于提高对相对论电子动力学描述的准确性,特别是在大振幅波动频繁出现的地磁活跃时期。本论文第二部分为磁力线曲率散射效应所引起的粒子投掷角散射。在地球磁层空间中,磁力线曲率散射对于辐射带高能电子的分布,环电流离子的沉降以及离子各向同性边界的形成具有重要的影响。我们通过试验粒子模拟研究了粒子的磁矩单次跳变和磁矩多次跳变,并将磁矩多次跳变视为扩散过程计算试验粒子的曲率散射扩散系数。我们将模拟得到的扩散系数与Birmingham非绝热理论下的扩散系数相比较,验证了该理论对曲率散射过程描述的正确性。然而,曲率散射效应在其他磁化行星空间的粒子输运过程中的作用却没有得到深入研究。在太阳系的几个磁化行星中,火星空间等离子体环境因其壳磁场的存在而具有独特性和复杂性。在前人的观测结果中,火星离子沉降通量在闭合壳磁场的径向磁场位形处有明显的增强,这表明沉降离子很可能是由于粒子投掷角散射填充损失锥而产生的。为了验证这种投掷角散射是曲率散射效应引起的假设,我们开展了进一步的定量研究。首先,我们基于火星壳磁场球谐函数模型从不同高度平面出发追踪并获取全球磁力线位形,并筛选出完全闭合的磁力线。其次,对于不同种类和能量的离子,我们计算其绝热系数并依据Birmingham理论得到相应的曲率散射速率。最后,我们研究了壳磁场强度及倾角与离子散射速率之间的关系,并与离子沉降通量的统计观测结果进行了比较。我们的结果表明,高能拾取质子的曲率散射速率足够快,其量级可以达到为10s,这为曲率散射能够引起离子沉降的假设提供一定的依据。对于氧离子这样的重离子,投掷角散射速率与磁场强度关系显著,在壳磁场越强的区域曲率散射速率越低。与离子沉降通量的观测统计对比表明,离子在中等磁场强度和磁倾角较小区域的沉降可能来源于曲率散射效应。这项工作将有助于我们进一步理解火星的粒子沉降。